JP6171746B2 - エンジンの始動制御装置 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、多気筒エンジンの始動制御装置に関するものである。

従来より、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動停止し、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動させるエンジンの始動制御装置が知られている。

例えば、特許文献１に係るエンジンの始動制御装置は、自動停止時に圧縮行程で停止した気筒に最初の燃焼を行わせることによって再始動を行っている。具体的には、このエンジンの始動制御装置は、自動停止時に圧縮行程で停止した気筒での自着火の可否を車両の運転状態に基づいて判断し、自着火が可能と判断したときに、自動停止時に圧縮行程で停止した気筒に最初の燃焼を行わせて再始動を行う。自動停止時に圧縮行程で停止した気筒に最初の燃焼を行わせることによって、エンジンの迅速始動を図っている。

特開２００９−０６２９６０号公報

ところが、自動停止時に圧縮行程で停止した気筒ではピストンが圧縮下死点で停止しているわけではないので、圧縮容積が小さく、圧縮端における気筒内温度が低くなる。その結果、燃焼温度が低くなり、ＨＣ，ＣＯが増加する虞がある。また、エンジンの再始動時には触媒が十分に活性していない虞もある。そのような場合には、エミッション性能が悪化してしまう。

ここに開示された技術は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの迅速始動とエミッション性能の向上との両立を図ることにある。

ここに開示された技術は、複数の気筒と、クランク軸を回転させるスタータモータと、該気筒のそれぞれに燃料を噴射するインジェクタと、酸化機能を有する触媒とを有するエンジンの始動制御装置が対象である。そして、このエンジンの始動制御装置は、所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させる一方、自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに前記スタータモータにより前記クランク軸を回転させつつ前記インジェクタによる燃料噴射を行うことによって該エンジンを再始動させる制御部を備え、前記制御部は、前記エンジンの再始動の際に、前記複数の気筒のうち最初に圧縮行程を行う気筒から燃焼を開始させるときであって且つ前記触媒の活性状態が所定の活性状態よりも低いときには、該最初に圧縮行程を行う気筒の当量比を２番目に圧縮行程を行う気筒の当量比に比べて小さくなるように制御する当量比低減制御を行う一方、前記最初に圧縮行程を行う気筒から燃焼を開始させるときであって且つ前記触媒の活性状態が前記所定の活性状態以上に高いときには、該最初に圧縮行程を行う気筒の当量比を、前記当量比低減制御を行うときに比べて大きくなるように制御するものとする。尚、再始動の際に最初に圧縮行程を行う気筒は、自動停止時にピストンが圧縮行程で停止している気筒であり、この気筒を以下、停止時圧縮行程気筒とも称する。また、再始動の際に２番目に圧縮行程を行う気筒は、自動停止時にピストンが吸気行程で停止している気筒であり、この気筒を以下、停止時吸気行程気筒とも称する。

前記の構成によれば、自動停止時に圧縮行程中に停止した気筒が、再始動時の停止時圧縮行程気筒となる。停止時圧縮行程気筒では、自動停止時には通常、ピストンが圧縮下死点よりも進んだ位置に停止しているので、再始動時に圧縮行程を行う際には圧縮容積が小さくなる傾向にある。圧縮容積が小さいと、圧縮端における気筒内温度が低くなり、燃焼温度も低下する。そこで、制御部は、停止時圧縮行程気筒の再始動時の当量比を小さく（具体的には、停止時吸気行程気筒の当量比に比べて小さく）する。これにより、燃焼温度が低くても、ＨＣ，ＣＯの発生を低減することができる。また、再始動時に停止時圧縮行程気筒から燃焼を行うことによってエンジンを迅速に始動することができる。その結果、エンジンの迅速始動とエミッション性能の向上との両立を図ることができる。

また、前記触媒の活性状態が低いと、触媒のＨＣ，ＣＯの浄化性能が低下する。そのため、触媒の活性状態が低いときに前記当量比低減制御を行う。これにより、触媒のＨＣ，ＣＯの浄化性能が低いときには、気筒でのＨＣ，ＣＯの発生量自体を低減して、全体としてのエミッション性能を向上させることができる。

一方、触媒の活性状態が高いときには、再始動時の停止時圧縮行程気筒の当量比を停止時吸気行程気筒の当量比と同程度としてもよい。触媒の活性状態が高いときには、触媒のＨＣ，ＣＯの浄化性能が高いので、ＨＣ，ＣＯの発生量の低減よりも、トルクを優先してもよい。

前記制御部は、前記触媒の活性状態が所定の活性状態よりも低いときであって且つ前記再始動条件の成立が運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものであるときに前記当量比低減制御を行う一方、前記触媒の活性状態が所定の活性状態よりも低いときであって且つ前記再始動条件の成立が前記発進要求に基づかないものであるときには、前記最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるようにしてもよい。

つまり、前記当量比低減制御を行う条件として、触媒の活性状態に加えて、再始動条件の種類が追加される。再始動条件には様々なものがあり、迅速性を要する条件と迅速性を要しない条件がある。例えば、迅速性を要する条件としては、運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものがある。迅速性を要しない条件としては、車両の電気負荷の増大のためにエンジンを始動させる必要性が生じた場合や、バッテリの充電状態の低下のためにエンジンを始動させる必要性が生じた場合などである。

そこで、触媒の活性状態が低いときであって且つ再始動条件の成立が発進要求に基づくものであるときに当量比低減制御を行う一方、触媒の活性状態が低いときであって且つ再始動条件の成立が発進要求に基づかないものであるときには、停止時圧縮行程気筒に燃焼を行わせることなく、停止時吸気行程気筒に燃焼を行わせる。このように、触媒の活性状態が低いときであっても、迅速性を要する再始動条件が成立したときには当量比低減制御を行う一方、迅速性を要しない再始動条件が成立したときには当量比低減制御を行うことなく停止時吸気行程気筒から燃焼を開始させる。このように、迅速性を要しない再始動条件が成立したときには、エミッション性能にとって不利な環境下での燃焼を回避することができる。

さらに、エンジンの始動制御装置は、前記気筒の燃焼温度を予測する温度予測部をさらに備え、前記制御部は、前記温度予測部により予測された、前記最初に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度が所定温度以下のときに前記当量比低減制御を行うようにしてもよい。

前記の構成によれば、停止時圧縮行程気筒の燃焼温度が予測され、該燃焼温度が低いときに前記当量比低減制御が行われる。つまり、ＨＣ，ＣＯが増加しやすい環境下での燃焼が予測されるときに、当量比低減制御が行われる。これにより、ＨＣ，ＣＯの発生を低減することができる。例えば、前記所定温度は、許容できない量のＨＣ，ＣＯが発生する燃焼温度に設定され得る。

尚、予測された燃焼温度が所定温度より高いときには、再始動時の停止時圧縮行程気筒の当量比を停止時吸気行程気筒の当量比と同程度としてもよいし、停止時吸気行程気筒の当量比よりも高くしてもよい。つまり、燃焼温度が高いときにはＨＣ，ＣＯの発生量が少ないので、ＨＣ，ＣＯの発生を低減する目的で当量比を低減させる必要性が小さい。そのため、停止時圧縮行程気筒の当量比は、必要な出力トルク等の他のパラメータに鑑みて適宜設定すればよい。

また、前記制御部は、前記再始動条件の成立が運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものであるときに前記当量比低減制御を行う一方、前記再始動条件の成立が前記発進要求に基づかないものであるときには、前記最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるようにしてもよい。

前述の如く、再始動条件には様々なものがあり、迅速性を要する条件と迅速性を要しない条件がある。再始動条件の成立が発進要求に基づくものであるときは、始動の迅速性を要するので当量比低減制御を行う。つまり、当量比を低減させることでエミッション性能を向上させつつ、停止時圧縮行程気筒から燃焼を開始することによってエンジンを迅速に始動させる。一方、再始動条件の成立が発進要求に基づかないものであるときには、始動の迅速性が求められていないので、停止時圧縮行程気筒に燃焼を行わせることなく、停止時吸気行程気筒に燃焼を行わせる。このように、迅速性を要しない再始動条件が成立したときには、エミッション性能にとって不利な環境下での燃焼を回避することができる。

また、前記制御部は、前記最初に圧縮行程を行う気筒の前記自動停止後のピストン停止位置が所定のクランク角位置か又は該所定のクランク角位置よりも圧縮下死点側に位置するときに前記当量比低減制御を行う一方、前記最初に圧縮行程を行う気筒の前記自動停止後のピストン停止位置が前記所定のクランク角位置よりも圧縮上死点側に位置するときには、該最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるようにしてもよい。

つまり、ピストンの停止位置によっては、再始動時に停止時圧縮行程気筒において十分な圧縮容積を確保できない場合があり得る。そのため、制御部は、停止時圧縮行程気筒の自動停止後のピストン停止位置に応じて停止時圧縮行程気筒での燃焼を実現できるか否かを判定し、燃焼を実現できる場合には前記当量比低減制御を行う一方、燃焼を実現できない場合には２番目圧縮行程から燃焼を開始させる。詳しくは、制御部は、停止時圧縮行程気筒での燃焼を実現できるか否かを自動停止後のピストンが所定のクランク角位置か若しくは該所定のクランク角位置よりも圧縮下死点側に停止しているか、又は、該所定のクランク角位置よりも圧縮上死点側に停止しているかによって判定している。例えば、所定のクランク角位置は、燃焼を実現可能な圧縮容積を確保できるクランク角に設定され得る。これにより、燃焼に必要な圧縮容積が確保されている場合には、停止時圧縮行程気筒から燃焼を開始し且つ当量比低減制御が行われ、燃焼に必要な圧縮容積が確保されていない場合には、停止時吸気行程気筒から燃焼が開始される。

また、前記エンジンは、前記気筒内の混合気を圧縮着火させるように構成されており、圧縮着火による燃焼の燃焼重心のクランク角位置は、圧縮上死点以降に設定されていてもよい。

前記の構成によれば、前記エンジンは圧縮自己着火するので、拡散燃焼等をするエンジンと比較して、燃焼重心における出力トルクが大きくなる。それに加えて、燃焼重心を圧縮上死点以降に設定することによって、燃焼エネルギを出力トルクへ効率良く変換することができる。このようなエンジンを用いることによって、当量比低減制御によりリーンな運転条件下で燃焼を行わせる場合であっても、出力トルクを確保することができる。

前記エンジンの始動制御装置によれば、エンジンの迅速始動とエミッション性能の向上との両立を図ることができる。

実施形態にかかる始動制御装置が適用された予混合圧縮着火式エンジンの全体構成を示す図である。 エンジンの自動停止・再始動制御のフローチャートの前半部分である。 エンジンの自動停止・再始動制御のフローチャートの後半部分である。 自動停止制御が終了した後のエンジンの各気筒の状態を示す図である。 エンジンを１圧縮始動する際に行われる燃料噴射の順序を示す図である。 エンジンを２圧縮始動する際に行われる燃料噴射の順序を示す図である。 φ−Ｔマップである。 混合気の当量比φと、触媒を通過する前の排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの濃度（ｐｐｍ）との関係を示すグラフである。 その他の実施形態に係るＥＣＵのブロック図である。 その他の実施形態に係るエンジンの自動停止・再始動制御のフローチャートであって、図２に相当する図である。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

〈エンジンの全体構成〉
図１は、実施形態にかかる始動制御装置が適用された予混合圧縮着火式エンジンの全体構成を示す図である。本図に示されるエンジンは、走行用の動力源として車両に搭載される４サイクルのガソリンエンジンである。具体的に、このエンジンは、紙面に直交する方向に列状に並ぶ複数の気筒２Ａ〜２Ｄ（後述する図４も参照）を有する直列４気筒型のエンジン本体１と、エンジン本体１に空気を導入するための吸気通路２８と、エンジン本体１で生成された排気ガスを排出するための排気通路２９とを有している。

エンジン本体１は、複数の気筒２Ａ〜２Ｄが内部に形成されたシリンダブロック３と、シリンダブロック３の上部に設けられたシリンダヘッド４と、各気筒２Ａ〜２Ｄに往復摺動可能に挿入されたピストン５とを有している。

ピストン５の上方には燃焼室６が形成されており、この燃焼室６には、後述するインジェクタ１５からの噴射によって燃料が供給される。そして、噴射された燃料が燃焼室６で燃焼し、その燃焼による膨張力で押し下げられたピストン５が上下方向に往復運動する。なお、当実施形態のエンジンはガソリンエンジンであるため、燃料としてはガソリンが用いられる。ただし、燃料の全てがガソリンである必要はなく、例えばアルコール等の副成分が燃料に含まれていてもよい。

ピストン５は、エンジン本体１の出力軸であるクランク軸７と図外のコネクティングロッドを介して連結されており、上記ピストン５の往復運動に応じてクランク軸７が中心軸回りに回転するようになっている。

各気筒２Ａ〜２Ｄの幾何学的圧縮比、つまり、ピストン５が下死点にあるときの燃焼室６の容積とピストン５が上死点にあるときの燃焼室６の容積との比は、１８以上５０以下に設定されている。これにより、燃焼室６を大幅に高温・高圧化することができ、ガソリンを自着火により燃焼させるＨＣＣＩ燃焼（予混合圧縮着火燃焼）を実現することができる。

ここで、図示のような４サイクルかつ直列４気筒型のエンジンでは、各気筒２Ａ〜２Ｄに設けられたピストン５が、クランク角で１８０°（１８０°ＣＡ）の位相差をもって上下運動する。このため、エンジンの通常運転時、各気筒２Ａ〜２Ｄでの燃焼（そのための燃料噴射）のタイミングは、基本的に１８０°ＣＡずつ位相をずらしたタイミングに設定される。具体的に、紙面手前側から奥側に向けて気筒が２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄの順に並んでいるものとし、これらの気筒番号をそれぞれ１番、２番、３番、４番とすると、１番気筒２Ａ→３番気筒２Ｃ→４番気筒２Ｄ→２番気筒２Ｂの順に燃焼が行われる（後述する図５等も参照）。このため、例えば１番気筒２Ａが膨張行程であれば、３番気筒２Ｃ、４番気筒２Ｄ、２番気筒２Ｂは、それぞれ、圧縮行程、吸気行程、排気行程となる。

シリンダヘッド４には、吸気通路２８から供給される空気を各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６に導入するための吸気ポート９と、各気筒２Ａ〜２Ｄの燃焼室６で生成された排気ガスを排気通路２９に導出するための排気ポート１０と、吸気ポート９の燃焼室６側の開口を開閉する吸気弁１１と、排気ポート１０の燃焼室６側の開口を開閉する排気弁１２とが設けられている。

吸気弁１１および排気弁１２は、それぞれ、シリンダヘッド４に配設された一対のカム軸等を含む動弁機構１３，１４により、クランク軸７の回転に連動して開閉駆動される。

シリンダヘッド４には、燃焼室６に向けて燃料（ガソリン）を噴射するインジェクタ１５と、インジェクタ１５から噴射された燃料と空気との混合気に対し火花放電による点火エネルギを供給する点火プラグ１６とが、各気筒２Ａ〜２Ｄにつきそれぞれ１組ずつ設けられている。ただし、当実施形態のエンジンは、混合気をピストン５の圧縮により自着火させるＨＣＣＩ燃焼を基本とするため、点火プラグ１６は、ＨＣＣＩ燃焼が不可能かまたは困難な状況（例えばエンジン冷却水の温度がかなり低いとき）でのみ作動し、ＨＣＣＩ燃焼の実行時には基本的に点火プラグ１６の作動は休止される。

インジェクタ１５は、ピストン５の上面を臨むような姿勢でシリンダヘッド４に設けられている。各気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１５にはそれぞれ燃料供給管１７が接続されており、各燃料供給管１７を通じて供給される燃料（ガソリン）が、インジェクタ１５の先端部に設けられた複数の噴孔（図示省略）から噴射されるようになっている。

より具体的に、燃料供給管１７の上流側には、エンジン本体１により駆動されるプランジャー式のポンプ等からなるサプライポンプ１８が設けられているとともに、このサプライポンプ１８と燃料供給管１７との間には、全気筒２Ａ〜２Ｄに共通の蓄圧用のコモンレール（図示省略）が設けられている。そして、このコモンレール内で蓄圧された燃料が各気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１５に供給されることにより、各インジェクタ１５からは、２０ＭＰａ以上の高い圧力で燃料が噴射可能とされている。

クランク軸７には、ベルト等を介してオルタネータ３２が連結されている。このオルタネータ３２は、図外のフィールドコイルへの印加電流（フィールド電流）を制御して発電量を調節するレギュレータ回路を内蔵しており、車両の電気負荷やバッテリの残容量等から定められる目標発電量に基づいてフィールド電流を調節しつつ、クランク軸７から駆動力を得て発電を行う。

シリンダブロック３には、エンジンを始動するためのスタータモータ３４が設けられている。このスタータモータ３４は、モータ本体３４ａと、モータ本体３４ａにより回転駆動されるピニオンギア３４ｂとを有している。ピニオンギア３４ｂは、クランク軸７の一端部に連結されたリングギア３５と離接可能に噛合している。そして、スタータモータ３４を用いてエンジンを始動する際には、ピニオンギア３４ｂが所定の噛合位置に移動してリングギア３５と噛合し、ピニオンギア３４ｂの回転力がリングギア３５に伝達されることにより、クランク軸７が回転駆動される。

吸気通路２８は、１本の共通通路部２８ｃと、共通通路部２８ｃの下流端部に接続された所定容積のサージタンク２８ｂと、サージタンク２８ｂから下流側に延びて各気筒２Ａ〜２Ｄの吸気ポート９とそれぞれ連通する複数本の独立通路部２８ａ（図１にはそのうちの１本のみを示す）とを有している。

吸気通路２８の共通通路部２８ｃには、その内部の流通断面積を可変とするためのスロットル弁３０が設けられている。スロットル弁３０は、運転者により踏み込み操作されるアクセルペダル３６の開度と非連動で操作可能なように、電動式とされている。すなわち、スロットル弁３０は、共通通路部２８ｃの内部に設けられたバタフライ式の弁本体と、この弁本体を開閉駆動する電動式のアクチュエータとを有している。

排気通路２９は、その詳しい図示を省略するが、各気筒２Ａ〜２Ｄの排気ポート１０と連通する複数本の独立通路部と、独立通路部の各下流端部が集合した排気集合部と、排気集合部から下流側に延びる１本の共通通路部とを有している。

排気通路２９（より詳しくはその共通通路部）には触媒コンバータ３１が設けられている。触媒コンバータ３１は、例えば三元触媒等からなる触媒３１ａを内蔵しており、排気通路２９を通過する排気ガス中に含まれる有害成分（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ）を触媒３１ａの作用により浄化する機能を有している。尚、触媒３１ａは、三元触媒に限られず、少なくとも酸化機能を有する触媒であればよい。

〈制御系〉
次に、エンジンの制御系について説明する。当実施形態のエンジンは、その各部がＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５０によって統括的に制御される。ＥＣＵ５０は、周知のとおり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロプロセッサからなるものである。ＥＣＵ５０は、エンジンの始動制御装置の一例である。

エンジンもしくは車両には、その各部の状態量を検出するための複数のセンサが設けられており、各センサからの情報がＥＣＵ５０に入力されるようになっている。

例えば、シリンダブロック３やシリンダヘッド４の内部には、冷却水が流通する図外のウォータジャケットが設けられており、このウォータジャケット内の冷却水の温度を検出する水温センサＳＮ１が、シリンダブロック３に設けられている。

また、シリンダブロック３には、クランク軸７の回転角度および回転速度を検出するクランク角センサＳＮ２が設けられている。このクランク角センサＳＮ２は、クランク軸７と一体に回転するクランクプレート２５の回転に応じてパルス信号を出力するものであり、このパルス信号に基づいて、クランク軸７の回転角度（クランク角）および回転速度（エンジン回転速度）が検出されるようになっている。

シリンダヘッド４には、気筒判別情報を出力するためのカム角センサＳＮ３が設けられている。すなわち、カム角センサＳＮ３は、カムシャフトと一体に回転するシグナルプレートの歯の通過に応じてパルス信号を出力するものであり、この信号と、クランク角センサＳＮ２からのパルス信号とに基づいて、どの気筒が何行程にあるのかが判別されるようになっている。

吸気通路２８のサージタンク２８ｂには、エンジン本体１の各気筒２Ａ〜２Ｄに吸入される空気の量（吸入空気量）を検出するエアフローセンサＳＮ４が設けられている。

触媒コンバータ３１には、その内部の触媒３１ａの温度を検出する触媒温度センサＳＮ５が設けられている。

また、車両には、その走行速度（車速）を検出する車速センサＳＮ６と、アクセルペダル３６の開度（アクセル開度）を検出するアクセル開度センサＳＮ７と、ブレーキペダル３７のＯＮ／ＯＦＦ（ブレーキの有無）を検出するブレーキセンサＳＮ８と、バッテリ（図示省略）の残容量を検出するバッテリセンサＳＮ９と、車室内の温度を検出する室温センサＳＮ１０とが設けられている。

ＥＣＵ５０は、これらのセンサＳＮ１〜ＳＮ１０と電気的に接続されており、それぞれのセンサから入力される信号に基づいて、上述した各種情報（エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度など）を取得する。

また、ＥＣＵ５０は、各センサＳＮ１〜ＳＮ１０からの入力信号に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ、エンジンの各部を制御する。すなわち、ＥＣＵ５０は、インジェクタ１５、点火プラグ１６、スロットル弁３０、オルタネータ３２、およびスタータモータ３４と電気的に接続されており、上記演算の結果等に基づいて、これらの機器にそれぞれ駆動用の制御信号を出力する。

ＥＣＵ５０のより具体的な機能について説明する。ＥＣＵ５０は、いわゆるアイドリングストップ制御に関わる特有の機能的要素として、自動停止制御部５１および再始動制御部５２を有している。自動停止制御部５１及び再始動制御部５２が制御部の一例である。

自動停止制御部５１は、エンジンの運転中に、予め定められたエンジンの自動停止条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動停止させる制御を実行するものである。

再始動制御部５２は、エンジンが自動停止した後、予め定められた再始動条件が成立したか否かを判定し、成立した場合に、エンジンを自動的に再始動させる制御を実行するものである。

〈自動停止・再始動制御〉
次に、エンジンの自動停止・再始動制御を司るＥＣＵ５０の具体的な制御手順について、図２および図３のフローチャートを用いて説明する。

このフローチャートに示す処理がスタートすると、ＥＣＵ５０は、各種センサ値を読み込む処理を実行する（ステップＳ１）。具体的には、水温センサＳＮ１、クランク角センサＳＮ２、カム角センサＳＮ３、エアフローセンサＳＮ４、触媒温度センサＳＮ５、車速センサＳＮ６、アクセル開度センサＳＮ７、ブレーキセンサＳＮ８、バッテリセンサＳＮ９、および室温センサＳＮ１０からそれぞれの検出信号を読み込み、これらの信号に基づいて、エンジンの冷却水温、クランク角、回転速度、気筒判別情報、吸入空気量、触媒３１ａの温度、車速、アクセル開度、ブレーキの有無、バッテリの残容量、車室内温度等の各種情報を取得する。

次いで、ＥＣＵ５０の自動停止制御部５１は、ステップＳ１で取得された情報に基づいて、エンジンの自動停止条件が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ２）。例えば、車両が停止状態にあること、アクセルペダル３６の開度がゼロであること（アクセルＯＦＦ）、ブレーキペダル３７が踏み込まれていること（ブレーキＯＮ）、エンジンの冷却水温が所定値以上であること（つまり暖機がある程度進んでいること）、バッテリの残容量が所定値以上であること、エアコンの負荷（車室内温度とエアコンの設定温度との差）が比較的少ないこと、等の複数の要件が全て揃ったときに、自動停止条件が成立したと判定する。尚、この自動停止条件は、一例であり、これ以外の条件を自動停止条件としてもよい。

自動停止条件の成立判定では、車速やアクセル／ブレーキ操作だけでなく、バッテリやエアコン、エンジンの冷却水温（暖機の程度）についても考慮される。これは、エンジンを自動停止した後の再始動性などを考慮してのものである。例えば、エンジンが冷間状態にあったり、バッテリの残容量が極端に少ない時などは、エンジンを自動停止させた後、エンジンを再始動させることが困難になる虞がある。また、車室内の温度とエアコンの設定温度との差が大きい、つまりエアコンの負荷が大きい場合には、エアコンを継続的に稼動させる必要がある。そのため、このような場合には、エンジンを自動停止することなく、作動させておくようにしている。このようなシステム上の制約から、自動停止条件には、バッテリやエアコン等の要件が含まれている。

ステップＳ２でＹＥＳと判定されて自動停止条件が成立したことが確認された場合、自動停止制御部５１は、スロットル弁３０の開度を、アイドル運転時に設定される通常の開度から、所定の低開度（例えば０％）まで低下させる処理を実行する（ステップＳ３）。

次いで、自動停止制御部５１は、インジェクタ１５からの燃料の噴射を停止する燃料カットの処理を実行する（ステップＳ４）。すなわち、各気筒２Ａ〜２Ｄのインジェクタ１５から噴射すべき燃料の量である目標噴射量をゼロに設定し、全てのインジェクタ１５からの燃料噴射を停止することにより、燃料カットを実現する。

燃料カットの後、エンジンは惰性で回転し、最終的に完全停止に至る。スロットル弁３０の閉動作及び燃料カットのタイミングを、エンジンの回転速度に応じて適宜設定することによって、ピストンの停止位置を或る程度の範囲に制御することができる。それに加えて、オルタネータ制御によりエンジンの回転速度を制御することによって、ピストンの停止位置をさらに精度良く制御することもできる。

その後、自動停止制御部５１は、エンジンの回転速度が０ｒｐｍであるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ５）。そして、ここでＹＥＳとなってエンジンが完全停止していることが確認されると、自動停止制御部５１は、スロットル弁３０の開度を所定の高開度（例えば８０％）まで増大させる処理を実行する（ステップＳ６）。

以上のような自動停止制御が終了した後のエンジンの各気筒２Ａ〜２Ｄの状態を、図４に例示する。この図４の例では、１番気筒２Ａが膨張行程で停止し、２番気筒２Ｂが排気行程で停止し、３番気筒２Ｃが圧縮行程で停止し、４番気筒２Ｄが吸気行程で停止している。なお、以下では、自動停止制御によって○○行程で停止した気筒のことを、「停止時○○行程気筒」ということがある。例えば、膨張行程で停止した気筒２Ａのことを「停止時膨張行程気筒２Ａ」といい、排気行程で停止した気筒２Ｂのことを「停止時排気行程気筒２Ｂ」といい、圧縮行程で停止した気筒２Ｃのことを「停止時圧縮行程気筒２Ｃ」といい、吸気行程で停止した停止した気筒２Ｄのことを「停止時吸気行程気筒２Ｄ」という。ただし、図４のような状態でエンジンが停止するのはあくまで一例に過ぎず、各気筒２Ａ〜２Ｄがどの行程で停止するかはその都度変わり得る。ただしその場合でも、以下に説明する制御（エンジンが自動停止した後に行われる制御）の中身は、気筒番号が異なる以外は全て同じである。

上記のようにしてエンジンが完全停止すると、ＥＣＵ５０の再始動制御部５２は、各種センサ値に基づいて、エンジンの再始動条件が成立しているか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ７）。例えば、ブレーキペダル３７がリリースされたこと、アクセルペダル３６が踏み込まれたこと、エンジンの冷却水温が所定値未満になったこと、バッテリの残容量の低下量が許容値を超えたこと、エンジンの停止時間（自動停止後の経過時間）が所定の上限時間を越えたこと、エアコン作動の必要性が生じたこと（つまり車室内温度とエアコンの設定温度との差が許容値を超えたこと）等の要件の少なくとも１つが成立したときに、再始動条件が成立したと判定する。尚、この再始動条件は、一例であり、これ以外の条件を再始動条件としてもよい。

ステップＳ７のように、再始動条件の成立判定では、アクセルペダル３６またはブレーキペダル３７に対する操作（つまり運転者が車両を発進させようとする操作）だけでなく、バッテリやエアコン、エンジンの冷却水温、停止時間についても考慮される。例えば、バッテリの残容量が極端に少なくなったり、エンジンの停止時間が長時間に及ぶなどしてエンジンが冷えると、エンジンを再始動させることが困難になるため、そうなる前にエンジンを再始動させる必要がある。また、車室内の温度とエアコンの設定温度との差が大きくなると、快適性が損なわれるため、エアコンを稼動させるためにやはりエンジンを再始動させる必要がある。このようなシステム上の制約から、再始動条件には、バッテリやエアコン等の要件が含まれている。

つまり、再始動条件には、運転者の発進要求に基づくものと、発進要求に基づかないものとが含まれる。発進要求に基づく再始動条件は、運転者によるアクセル／ブレーキ操作によって成立するものであり、発進要求に基づかない再始動条件は、バッテリやエアコンの状態、もしくはエンジンの上限停止時間や冷却の程度といったシステム上の制約によって成立するものである。

ステップＳ７でＹＥＳと判定されて再始動条件が成立したことが確認された場合、再始動制御部５２は、再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものか否かを判定する（ステップＳ８）。すなわち、運転者がアクセルペダル３６を踏み込むかまたはブレーキペダル３７をリリースしたことによって再始動条件が成立した場合には、再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づくものであると判定し、その他の要件（バッテリやエアコン、エンジンの上限停止時間等のシステム上の制約）によって再始動条件が成立した場合には、再始動条件の成立が運転者の発進要求に基づかないものであると判定する。

ステップＳ８でＹＥＳと判定された場合、即ち、運転者の発進要求に基づく再始動条件が成立した場合、再始動制御部５２は、上記エンジンの自動停止に伴い圧縮行程で停止した気筒（図４の停止時圧縮行程気筒２Ｃ）のピストン停止位置を、クランク角センサＳＮ２およびカム角センサＳＮ３に基づき特定し、その特定したピストン停止位置が、図４に示す上限位置Ｘよりも下死点側に設定された所定範囲Ｒｘ（より詳しくは上限位置Ｘから下死点までの間であって上限位置Ｘを含む範囲）にあるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ９）。なお、上限位置Ｘは、エンジンの形状（排気量、ボア／ストローク比等）や暖機の進行度合い等によって異なり得るが、例えば上死点前（ＢＴＤＣ）９０〜７５°ＣＡの間のいずれかの位置に設定することができる。

一方、ステップＳ８でＮＯと判定された場合、即ち、運転者の発進要求に基づかない再始動条件が成立した場合は、再始動制御部５２は、フラグＦを２に設定する（ステップ１２）。

ステップＳ９でＹＥＳと判定されて停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が所定範囲Ｒｘにあることが確認された場合、再始動制御部５２は、触媒温度センサＳＮ５により検出される触媒３１ａの温度が、予め設定された所定温度Ｔｘ以上であるか否かを判定する処理を実行する（ステップＳ１０）。ここで用いられる所定温度Ｔｘは、触媒３１ａが活性化しているか否かを判断するための指標であり、例えば、触媒のライトオフ温度を所定温度Ｔｘとして採用することができる。ライトオフ温度とは、触媒が浄化すべき成分の浄化率が５０パーセントに達する温度のことであり、例えば１５０〜２００℃程度に設定される。なお、所定温度Ｔｘとしては、必ずしもライトオフ温度に設定する必要はない。例えば、より触媒３１ａの性能を高いレベルに維持する観点から、ライトオフ温度よりも高い温度を所定温度Ｔｘとして設定してもよい。

ステップＳ１０でＹＥＳと判定された場合、つまり、触媒３１ａの温度が所定温度Ｔｘ以上であること（即ち、触媒３１ａが活性化していること）が確認された場合、再始動制御部５２は、フラグＦを１に設定する（ステップＳ１１）。

一方、ステップＳ１０でＮＯと判定された場合、つまり、触媒３１ａの温度が所定温度Ｔｘ未満であること（即ち、触媒３１ａが活性化していないこと）が確認された場合、再始動制御部５２は、フラグＦを３に設定する（ステッＳ１３）。

続いて、再始動制御部５２は、再始動制御部５２は、エンジンを始動させるべく、スタータモータ３４を作動させて、クランク軸７に回転力を付与する（ステップＳ１４）。

そして、再始動制御部５２は、フラグＦが１であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。フラグＦが１である場合には、再始動制御部５２は、図５に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃが圧縮上死点を迎える１圧縮目から混合気の燃焼を開始する１圧縮始動を実行する（ステップＳ１６）。具体的には、再始動制御部５２は、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン５が上昇している途中で（圧縮上死点に至る前に）、当該気筒２Ｃに対しインジェクタ１５から燃料を噴射させる（Ｆ１）。以下、この最初の燃料噴射を第１燃料噴射と称し、それに続く燃料噴射を順次、第２燃料噴射、第３燃料噴射、…と称する。そして、第１燃料噴射Ｆ１により気筒２Ｃ内に供給された燃料と空気との混合気をピストン５の圧縮に伴い自着火させることにより、エンジン全体として１回目の上死点を迎える１圧縮目からＨＣＣＩ燃焼を行わせる。

このとき、再始動制御部５２は、目標当量比φを１．０に設定し、該目標当量比φに応じた燃料量を第１燃料噴射Ｆ１によって気筒内に供給する。当量比φとは、混合気の理論空燃比を実空燃比で割った値のことであり、理論空燃比に相当する量（気筒内の空気に対して過不足ない量）の燃料が噴射されたときにφ＝１となり、それより少ない量の燃料が噴射されたときにφ＜１となる。つまり、ステップＳ１６においては、理論空燃比に相当する量の燃料が第１燃料噴射Ｆ１により供給される。

また、第１燃料噴射Ｆ１の噴射タイミングは、自着火の燃焼の燃焼重心のクランク各位置が圧縮上死点以降の所定時期となるように設定されている。所定時期は、膨張行程初期（例えば、膨張行程を３分割したときの始めの期間）に設定し得る。

続いて、停止時吸気行程気筒２Ｄ、停止時排気行程気筒２Ｂ、停止時膨張行程気筒２Ａに対し、それぞれの気筒の圧縮行程中に第２〜第４燃料噴射Ｆ２〜Ｆ４を実行し、それに基づき各気筒で順次ＨＣＣＩ燃焼を行わせる。このときの目標当量比φは１．０に設定されている。また、第２〜第４燃料噴射Ｆ２〜Ｆ４の各噴射タイミングも、第１燃料噴射Ｆ１と同様に、自着火の燃焼の燃焼重心のクランク各位置が圧縮上死点以降の所定時期となるように設定されている。

一方、フラグＦが１でない場合には、再始動制御部５２は、フラグＦが２であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。フラグＦが２である場合には、再始動制御部５２は、図６に示すように、停止時圧縮行程気筒２Ｃが圧縮上死点を迎える１圧縮目からではなく、吸気行程で停止していた停止時吸気行程気筒２Ｄが圧縮上死点を迎える２圧縮目から混合気の燃焼を開始する２圧縮始動を実行する（ステップＳ１８）。具体的には、再始動制御部５２は、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が一旦下降してから上昇に転じて圧縮上死点に至るまで、スタータモータ３４の駆動力のみによってクランク軸７を回転させるとともに、停止時吸気行程気筒２Ｄのピストン５が上昇している途中で（圧縮上死点に至る前に）、当該気筒２Ｄに対しインジェクタ１５から燃料を噴射させる（Ｆ１’）。そして、第１燃料噴射Ｆ１’により気筒２Ｄ内に供給された燃料と空気との混合気をピストン５の圧縮に伴い自着火させることにより、エンジン全体として２回目の上死点を迎える２圧縮目からＨＣＣＩ燃焼を行わせる。このＨＣＣＩ燃焼が最初の燃焼となるので、停止時吸気行程気筒２Ｄが初爆気筒となる。

このとき、再始動制御部５２は、目標当量比φを１．０に設定し、該目標当量比φに応じた燃料量を第１燃料噴射Ｆ１’によって気筒内に供給する。つまり、ステップＳ１８においては、理論空燃比に相当する量の燃料が第１燃料噴射Ｆ１’により供給される。

また、第１燃料噴射Ｆ１’の噴射タイミングは、自着火の燃焼の燃焼重心のクランク各位置が圧縮上死点以降の所定時期となるように設定されている。

続いて、停止時排気行程気筒２Ｂ、停止時膨張行程気筒２Ａ、停止時圧縮行程気筒２Ｃに対し、それぞれの気筒の圧縮行程中に第２〜第４燃料噴射Ｆ２’〜Ｆ４’を実行し、それに基づき各気筒で順次ＨＣＣＩ燃焼を行わせる。このときの目標当量比φは１．０に設定されている。また、第２〜第４燃料噴射Ｆ２’〜Ｆ４’の各噴射タイミングは、第１燃料噴射Ｆ１’と同様に、自着火の燃焼の燃焼重心のクランク各位置が圧縮上死点以降の所定時期となるように設定されている。

フラグＦが２でない場合には、再始動制御部５２は、フラグＦが３であるか否かを判定する（ステップＳ１９）。フラグＦが３である場合には、再始動制御部５２は、１圧縮始動を実行する（ステップＳ２０）。

このときの１圧縮始動の基本的な内容は、ステップＳ１６における１圧縮始動と同じである。ただし、このときの１圧縮始動では、再始動制御部５２は、目標当量比φを０．３に設定し、該目標当量比φに応じた燃料量を第１燃料噴射Ｆ１によって気筒内に供給する。つまり、ステップＳ２０においては、理論空燃比に相当する量よりも少ない量の燃料が第１燃料噴射Ｆ１により供給される。

このように、ステップＳ２０の１圧縮始動では、ステップＳ１６の１圧縮始動と異なり、第１燃料噴射Ｆ１の目標当量比φが０．３に設定されている。

また、第１燃料噴射Ｆ１の噴射タイミングは、自着火の燃焼の燃焼重心のクランク各位置が圧縮上死点以降の所定時期となるように設定されている。

続いて、停止時吸気行程気筒２Ｄ、停止時排気行程気筒２Ｂ、停止時膨張行程気筒２Ａに対し、それぞれの気筒の圧縮行程中に第２〜第４燃料噴射Ｆ２〜Ｆ４を実行し、それに基づき各気筒で順次ＨＣＣＩ燃焼を行わせる。このときの目標当量比φは１．０に設定されている。つまり、第２燃料噴射Ｆ２以降の目標当量比φは、ステップＳ１６の１圧縮始動と同様に設定されている。また、第２〜第４燃料噴射Ｆ２〜Ｆ４の各噴射タイミングは、第１燃料噴射Ｆ１と同様に、自着火の燃焼の燃焼重心のクランク各位置が圧縮上死点以降の所定時期となるように設定されている。

再始動制御部５２は、１圧縮始動又は２圧縮始動を実行した後、即ち、最初のＨＣＣＩ燃焼があった後、エンジン回転速度が所定の第１速度Ｎｅ１以上か否かを判定する（ステップＳ２１）。エンジン回転速度が第１速度Ｎｅ１未満である場合は、再始動制御部５２は、エンジン回転速度が第１速度Ｎｅ１以上となるまで、各気筒における目標当量比φ＝１．０での燃料噴射及び燃焼を継続する。

エンジン回転速度が第１速度Ｎｅ１以上の場合は、再始動制御部５２は、スタータモータ３４の作動を停止する（ステップＳ２２）。例えば、図５，６の例では、２回目の燃焼後にエンジン回転速度が第１速度Ｎｅ１以上となるので、このタイミングでクランキングが終了する。

その後、再始動制御部５２は、目標当量比φ＝１．０での燃料噴射及び燃焼を継続しつつ、エンジン回転速度が所定の第２速度Ｎｅ２以上か否かを判定する（ステップＳ２３）。エンジン回転速度が第２速度Ｎｅ２未満である場合は、再始動制御部５２は、エンジン回転速度が第２速度Ｎｅ２以上となるまで、目標当量比φ＝１．０での燃料噴射及び燃焼を継続する。

エンジン回転速度が第２速度Ｎｅ２以上である場合は、再始動制御部５２は、エンジンの始動が完了したと判定する。再始動制御部５２は、フラグをリセット（即ち、フラグを０に設定）して（ステップＳ２４）、自動停止・再始動制御を終了する。

尚、ＥＣＵ５０は、エンジンの再始動後は、エンジンの吹き上がりを抑制するために目標当量比φを低下させる。

以上説明したように、ＥＣＵ５０は、状況に応じて再始動の仕方を変えている。具体的には、フラグＦが３の場合には、１圧縮始動が実行され、最初に圧縮行程を行う気筒２Ｃの当量比φを２番目に圧縮行程を行う気筒２Ｄの当量比φに比べて小さくなるように燃料噴射量を制御している（以下、この制御を「当量比低減制御」と称する）。すなわち、フラグＦが３の場合は、発進要求に基づく再始動条件が成立し且つ、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が所定範囲Ｒｘ内であり且つ、触媒温度が所定温度Ｔｘ未満の場合である。発進要求に基づく再始動条件が成立している場合には、発進要求に基づかない再始動条件が成立している場合に比べて、迅速なエンジン始動の必要性が高い。停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が所定範囲Ｒｘ内である場合は、１圧縮始動の実行が可能である。そして、触媒温度が所定温度Ｔｘ未満である場合は、触媒３１ａの活性状態が低い。つまり、迅速なエンジン始動の必要性が高く、１圧縮始動を実行可能であり、触媒３１ａの活性状態が低いときは、目標当量比φを小さくすることによってＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの発生を低減しつつ、１圧縮始動によりエンジンを迅速に始動している。

詳しくは、１圧縮始動では停止時圧縮行程気筒２Ｃから燃焼が実行される。停止時圧縮行程気筒２Ｃでは、ピストンが圧縮下死点と圧縮上死点との間に停止しているため、圧縮容積が小さくなる傾向にある。圧縮容積が小さいと、圧縮端における気筒内温度が低くなり、燃焼温度が低くなる。

図７は、縦軸に混合気の当量比φを横軸に混合気の燃焼温度Ｔをとったグラフ上に、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ，スートの発生量が多くなる領域を図示したものであり、いわゆるφ−Ｔマップである。このマップに示されるように、燃焼温度の低い領域（グラフの左側）では、ＨＣ，ＣＯが増大する。また、ＮＯｘは主に燃焼温度が高い領域（グラフの右側）で増大し、スートは主に当量比φの大きいリッチ領域（グラフの上側）で増大する。そのため、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘ，スートの発生を抑制するために、当量比φが概ね１．０以下で且つ燃焼温度が中間程度の値になる目標燃焼領域（図中のハッチング領域）が設定される。そして、燃焼ができる限り目標燃焼領域内行われるように制御される。前述の如く、停止時圧縮行程気筒２Ｃで燃焼を実行することで燃焼温度が低くなると、ＨＣ，ＣＯが増大する虞がある。

ここで、ＨＣ，ＣＯの発生量は、当量比φが小さい領域（例えば、当量比φが０．５以下の領域）においては、当量比φが小さくなるほど少なくなっている。そのため、目標燃焼領域のうち当量比φが小さい部分は、燃焼温度が低い方へ拡大されている。つまり、燃焼温度が低い場合には、当量比φを低減することによって、ＨＣ，ＣＯの発生を低減することができる。

図８は、混合気の当量比φと、触媒３１ａを通過する前の排気ガス中に含まれるＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの濃度（ｐｐｍ）との関係の一例を示すグラフである。このグラフによれば、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの濃度が平均的に低くエミッション性能に優れているといえる当量比φは、０．３または０．４である。当量比φが０．４を超えて０．５になるとＮＯｘ濃度が１０００ｐｐｍを超え、当量比φが０．７になるとＮＯｘ濃度が１００００ｐｐｍを超える。さらに、図示を省略するが、当量比φが０．７を超える範囲では、０．７のときの値よりもさらにＮＯｘ濃度が上昇する。一方、当量比φが０．３を下回り０．２になると、ＣＯ濃度が１００００ｐｐｍを超える。このように、当量比φが０．２または０．４以上のときにはＣＯまたはＮＯｘの濃度が大幅に上昇するのに対し、当量比φが０．３または０．４のときは、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘのいずれについても、その濃度が１０００ｐｐｍ未満に抑えられる。

そのため、触媒３１ａが活性化していないときの１圧縮始動においては、当量比φを０．３に設定することによって、ＨＣ，ＣＯ，ＮＯｘの発生を低減している。尚、２番目に燃焼する気筒、即ち、停止時吸気行程気筒２Ｄは、圧縮容積を十分に確保でき、燃焼温度が高いので、目標当量比φを１．０に設定している。これにより、２番目の燃焼以降は、出力トルクを高くしている。

一方、フラグＦが１の場合には、目標当量比φが１．０に設定され、１圧縮始動が実行される。フラグＦが１の場合は、発進要求に基づく再始動条件が成立し且つ、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が所定範囲Ｒｘ内であり且つ、触媒温度が所定温度Ｔｘ以上の場合である。触媒３１ａが活性化しているときは、触媒３１ａによりＨＣ，ＣＯを浄化できるので、出力トルクを優先して、目標当量比φを大きく設定している。つまり、迅速なエンジン始動の必要性が高く、１圧縮始動を実行可能であり、触媒３１ａが活性化しているときは、目標当量比φを１．０に設定することで出力トルクを確保しつつ、１圧縮始動によりエンジンを迅速に始動している。

また、フラグＦが２の場合には、目標当量比φが１．０に設定され、２圧縮始動が実行される。フラグＦが２の場合は、発進要求に基づかない再始動条件が成立する場合か又は、発進要求に基づく再始動条件が成立し且つ停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置が所定範囲Ｒｘ外である場合である。前者の場合は、エンジンを迅速に始動する必要性が低い。後者の場合は、１圧縮始動を行うことが困難である。そのため、これらの場合には、２圧縮始動を実行する。２圧縮始動では、停止時圧縮行程気筒２Ｃでの燃焼は行わず、停止時吸気行程気筒２Ｄから燃焼が開始される。そのため、最初の燃焼から圧縮容積が十分に確保され、燃焼温度が高くなる。燃焼温度が高いと、ＨＣ，ＣＯの発生量も少ないので、目標当量比φを大きくしても、φ−Ｔマップ上の目標燃焼領域で多くの混合気を燃焼させることが可能になり、エミッション性能に優れた燃焼を実現することができる。それに加えて、目標当量比φを大きくすることによって、出力トルクを大きくすることができる。

したがって、本実施形態によれば複数の気筒２Ａ〜２Ｄと、クランク軸７を回転させるスタータモータ３４と、該気筒２Ａ〜２Ｄのそれぞれに燃料を噴射するインジェクタ１５とを有するエンジンの始動制御装置（ＥＣＵ５０）は、所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させる一方、自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに前記スタータモータ３４により前記クランク軸７を回転させつつ前記インジェクタ１５による燃料噴射を行うことによって該エンジンを再始動させる自動停止制御部５１及び再始動制御部５２とを備え、前記自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、前記エンジンの再始動の際に前記複数の気筒２Ａ〜２Ｄのうち最初に圧縮行程を行う気筒（停止時圧縮行程気筒２Ｃ）から燃焼を開始させるときには、該最初に圧縮行程を行う気筒の当量比φを２番目に圧縮行程を行う気筒（停止時吸気行程気筒２Ｄ）の当量比φに比べて小さくなるように制御する当量比低減制御を行う（ステップＳ２０）。

この構成によれば、再始動時に最初に圧縮行程を行う気筒から燃焼を開始させるので、エンジンを迅速に始動させることができる。それに加えて、最初に圧縮行程を行う気筒の当量比φを小さくすることによって、燃焼温度が低い場合であってもＨＣ，ＣＯの発生を抑制することができる。その結果、エンジンの迅速始動とエミッション性能の向上との両立を図ることができる。

また、前記エンジンは、酸化機能を有する触媒３１ａを有しており、前記自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、前記触媒３１ａの活性状態が所定の活性状態よりも低いときに前記当量比低減制御を行う（ステップＳ１０，Ｓ１３，Ｓ１９，Ｓ２０）。

前記の構成によれば、触媒３１ａの活性状態が低いときには、触媒３１ａの浄化能力が低いので、当量比低減制御によってＨＣ，ＣＯの発生量自体を低減する。これにより、エンジン全体としてのエミッション性能を向上させることができる。

尚、前記実施形態においては、触媒３１ａの活性状態が所定の活性状態よりも高いときには当量比低減制御を行わない。具体的には、最初に圧縮行程を行う気筒の当量比φを２番目に圧縮行程を行う気筒の当量比φと同程度に設定している。この場合、最初に圧縮行程を行う気筒での燃焼により発生するＨＣ，ＣＯは、当量比低減制御を行う場合と比べて増加するものの、発生したＨＣ，ＣＯは触媒３１ａにより十分に浄化されるため、エンジン全体としてのエミッション性能が悪化することはない。逆に、当量比φが大きくなることによって、出力トルクが大きくなり、始動性が向上する。

また、前記自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、前記触媒３１ａの活性状態が所定の活性状態よりも低いときであって且つ前記再始動条件の成立が運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものであるときに前記当量比低減制御を行う一方（ステップＳ８，Ｓ１０，Ｓ１３，Ｓ１９，Ｓ２０）、前記触媒３１ａの活性状態が所定の活性状態よりも低いときであって且つ前記再始動条件の成立が前記発進要求に基づかないものであるときには、前記最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせる（ステップＳ８，Ｓ１２，Ｓ１７，Ｓ１８）。

前記の構成によれば、触媒３１ａの活性状態が低い場合であっても再始動条件の成立が発進要求に基づくものか否かによって再始動時の制御内容が異なる。具体的には、発進要求に基づく再始動条件が成立したときには最初の燃焼の当量比φを低減した１圧縮始動（即ち、当量比低減制御）が行われる一方、発進要求に基づかない再始動条件が成立したときには２圧縮始動が行われる。つまり、発進要求に基づく再始動条件が成立したときには、エンジンの迅速な始動が求められるので１圧縮始動を行い、それに加えて、最初の燃焼の当量比φを低減することによってエミッション性能の悪化を防止している。一方、発進要求に基づかない再始動条件が成立したときには、エンジンの迅速な始動の必要性が低いので、ＨＣ，ＣＯの発生が少ない２圧縮始動が行われる。

また、前記自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、前記最初に圧縮行程を行う気筒の前記自動停止後のピストン停止位置が所定のクランク角位置（上限位置Ｘ）か又は該所定のクランク角位置よりも圧縮下死点側に位置するときに前記当量比低減制御を行う一方（ステップＳ９，Ｓ１３，Ｓ１９，Ｓ２０）、前記最初に圧縮行程を行う気筒の前記自動停止後のピストン停止位置が前記所定のクランク角位置よりも圧縮上死点側に位置するときには、該最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせる（ステップＳ９，Ｓ１２，Ｓ１７，Ｓ１８）。

前記の構成によれば、最初に圧縮行程を行う気筒において燃焼を実行するのに十分な圧縮容積が確保できない場合には、当量比低減制御を行うことなく、２圧縮始動を行う。

前記エンジンは、前記気筒２Ａ〜２Ｄ内の混合気を圧縮着火させるように構成されており、圧縮着火による燃焼の燃焼重心のクランク角位置は、圧縮上死点以降に設定されている。具体的には、自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、圧縮着火による燃焼の燃焼重心のクランク角位置が圧縮上死点以降となるように燃料の噴射タイミングを制御している。

この構成によれば、気筒２Ａ〜２Ｄにおける燃焼は自着火によるものである。自着火による燃焼では、燃焼エネルギのピークが比較的大きくなる。そのため、当量比低減制御により当量比φが小さく設定された場合であっても、再始動時の出力トルクを確保することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

前記実施形態では、当量比低減制御における目標当量比φを０．３に設定しているが、これに限られるものではない。第１燃料噴射Ｆ１の目標当量比φは、第２燃料噴射Ｆ２の目標当量比φよりも低ければ任意の値に設定することができる。ただし、図８を用いて説明したように、低エミッション化を図るためには、目標当量比φを０．３〜０．４の範囲内で設定することが好ましい。

また、前記実施形態では、触媒温度センサＳＮ５を用いて触媒３１ａの温度を直接検出し、その検出した温度を閾値Ｔｘと比較することで触媒３１ａの活性状態を判断するようにしたが、このような構成に代えて、触媒３１ａの温度を予測するようにしてもよい。例えば、触媒３１ａの上流側を流れる排気ガスの温度を検出し、その検出値を蓄積することで得られるエンジン運転中の排気ガス温度の履歴や、エンジンの停止時間などから、触媒３１ａの温度を予測により求めるようにしてもよい。

また、前記実施形態では、エンジンの自動停止条件または再始動条件の成立を、アクセルペダル３６やブレーキペダル３７の操作に関する要件を含めて判断するようにしたが、これは、主に自動変速機を搭載したＡＴ車を念頭に入れたものである。一方、ＡＴ車でない場合、つまり、手動変速機を搭載したＭＴ車である場合は、上記とは異なる要件を採用することができる。例えば、自動停止条件に関しては、アクセルＯＦＦかつブレーキＯＮという要件に代えて、手動変速機の変速段がニュートラルであり、かつクラッチペダルがリリースされていること、という要件を設定することができる。また、再始動条件に関しては、アクセルＯＮまたはブレーキＯＦＦという要件に代えて、クラッチペダルが踏み込まれていること、という要件を設定することができる。この場合、クラッチペダルが踏み込まれたことは、発進要求に基づく再始動条件である。

前記実施形態では、再始動条件の種類、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置に基づいて、再始動時の制御内容を変更しているが、これに限られるものではない。例えば、再始動条件の種類、および停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置にかかわらず、当量比低減制御を行うようにしてもよい。あるいは、再始動条件の種類、および停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置以外の条件に基づいて、当量比低減制御を行うか否かを切り替えてもよい。また、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置及び触媒３１ａの温度にかかわらず、当量比低減制御を行ってもよい。つまり、自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、前記再始動条件の成立が運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものであるときに前記当量比低減制御を行う一方、前記再始動条件の成立が前記発進要求に基づかないものであるときには、前記最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるようにしてもよい。

さらには、再始動条件の種類、停止時圧縮行程気筒２Ｃのピストン停止位置、および触媒３１ａの温度以外の条件を考慮して再始動時の制御内容を変更してもよい。例えば、図９に示すように、ＥＣＵ２５０は、気筒の燃焼温度を予測する燃焼温度予測部２５３をさらに備えるようにしてもよい。燃焼温度予測部２５３は、吸入空気量、吸気温度、エンジンの冷却水温、燃料量、ピストン５の停止位置、高度（気圧）に基づいて、気筒の燃焼温度を計算する。このときの燃料量は、再始動を行う際の通常の燃料量であり、前記実施形態の例では当量比φ＝１に相当する燃料量である。そして、前記自動停止制御部５１及び再始動制御部５２は、図１０に示すように、前記燃焼温度予測部２５３により予測された、前記最初に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度が、所定温度以下のときに前記当量比低減制御を行うようにしてもよい。詳しくは、前記燃焼温度予測部２５３により予測された、前記最初に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度が、所定温度以下のときであって、触媒３１ａの温度が所定温度Ｔｘよりも低いときに、前記当量比低減制御を行って、目標当量比φを０．３に設定して１圧縮始動を行うようにしてもよい。逆を言えば、前記燃焼温度予測部２５３により予測された、前記最初に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度が、所定温度よりも高い高温状態のときは、前記当量比低減制御を行わないようにしてもよい。これは、最初に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度は、圧縮容積が小さく吸入空気量が少ないことから、２番目に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度に対して相対的に低くなるものの、吸気温度やエンジンの冷却水温が高く、気圧が高い環境下では、気筒の燃焼温度（絶対値）が高くなり、ＨＣ，ＣＯの排出割合が減少するからである。

尚、前記所定温度は、例えば、図７に示すφ−Ｔマップにおける目標燃焼領域の燃焼温度が低い側の境界線に相当する温度に設定され得る。所定温度は、固定値でもよいし、図７の目標燃焼領域の燃焼温度が低い側の境界線のように当量比φに応じて変化する値であってもよい。図１０に示すフローチャートでは、図２のフローチャートにステップＳ２０９が追加されている。ステップＳ２０９では、再始動制御部５２は、燃焼温度予測部２５３の予測する燃焼温度が所定温度Ｔ以下であるか否かを判定する。予測燃焼温度が所定温度Ｔよりも高い高温状態である場合には、再始動制御部５２は、フラグＦを１に設定する（ステップＳ１１）。フラグＦが１に設定されると、図３のフローチャートに示すように、再始動制御部５２は、目標当量比φを１．０に設定して１圧縮始動を行う（ステップＳ１６）。一方、予測燃焼温度が所定温度Ｔ以下である場合には、再始動制御部５２は、ステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０以降の処理は、図２，３のフローチャートと同様である。つまり、触媒３１ａの温度が所定温度Ｔｘ以上であれば、再始動制御部５２は、フラグＦを１に設定し（ステップＳ１１）、目標当量比φを１．０に設定して１圧縮始動を行い、触媒３１ａの温度が所定温度Ｔｘよりも低ければ、再始動制御部５２は、フラグＦを３に設定し（ステップＳ１３）、目標当量比φを０．３に設定して１圧縮始動を行う。このように、最初に圧縮行程を行う気筒の予測燃焼温度が所定温度Ｔ以下であり、かつ、触媒３１ａの温度が所定温度Ｔｘよりも低い場合において、最初に圧縮行程を行う気筒の目標当量比φが０．３に設定される。

以上説明したように、ここに開示された技術は、多気筒エンジンの始動制御装置について有用である。

１ エンジン本体
１５ インジェクタ
２Ａ〜２Ｄ 気筒
３４ スタータモータ
３１ａ 触媒
５ ピストン
７ クランク軸
５０，２５０ ＥＣＵ（始動制御装置）
５１ 自動停止制御部（制御部）
５２ 再始動制御部（制御部）
２５３ 燃焼温度予測部

Claims (6)

1. 複数の気筒と、クランク軸を回転させるスタータモータと、該気筒のそれぞれに燃料を噴射するインジェクタと、酸化機能を有する触媒とを有するエンジンの始動制御装置であって、
   所定の自動停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させる一方、自動停止後に所定の再始動条件が成立したときに前記スタータモータにより前記クランク軸を回転させつつ前記インジェクタによる燃料噴射を行うことによって該エンジンを再始動させる制御部を備え、
   前記制御部は、前記エンジンの再始動の際に、
   前記複数の気筒のうち最初に圧縮行程を行う気筒から燃焼を開始させるときであって且つ前記触媒の活性状態が所定の活性状態よりも低いときには、該最初に圧縮行程を行う気筒の当量比を２番目に圧縮行程を行う気筒の当量比に比べて小さくなるように制御する当量比低減制御を行う一方、
   前記最初に圧縮行程を行う気筒から燃焼を開始させるときであって且つ前記触媒の活性状態が前記所定の活性状態以上に高いときには、該最初に圧縮行程を行う気筒の当量比を、前記当量比低減制御を行うときに比べて大きくなるように制御する、エンジンの始動制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記制御部は、
   前記触媒の活性状態が所定の活性状態よりも低いときであって且つ前記再始動条件の成立が運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものであるときに前記当量比低減制御を行う一方、
   前記触媒の活性状態が所定の活性状態よりも低いときであって且つ前記再始動条件の成立が前記発進要求に基づかないものであるときには、前記最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるエンジンの始動制御装置。
3. 請求項１又は２に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記気筒の燃焼温度を予測する燃焼温度予測部をさらに備え、
   前記制御部は、前記燃焼温度予測部により予測された、前記最初に圧縮行程を行う気筒の燃焼温度が所定温度以下のときに前記当量比低減制御を行うエンジンの始動制御装置。
4. 請求項１に記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記制御部は、
   前記再始動条件の成立が運転者の車両を発進させようとする発進要求に基づくものであるときに前記当量比低減制御を行う一方、
   前記再始動条件の成立が前記発進要求に基づかないものであるときには、前記最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるエンジンの始動制御装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１つに記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記制御部は、
   前記最初に圧縮行程を行う気筒の前記自動停止後のピストン停止位置が所定のクランク角位置か又は該所定のクランク角位置よりも圧縮下死点側に位置するときに前記当量比低減制御を行う一方、
   前記最初に圧縮行程を行う気筒の前記自動停止後のピストン停止位置が前記所定のクランク角位置よりも圧縮上死点側に位置するときには、該最初に圧縮行程を行う気筒に燃焼を行わせることなく、前記２番目に圧縮行程を行う気筒から燃焼を行わせるエンジンの始動制御装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１つに記載のエンジンの始動制御装置において、
   前記エンジンは、前記気筒内の混合気を圧縮着火させるように構成されており、
   圧縮着火による燃焼の燃焼重心のクランク角位置は、圧縮上死点以降に設定されているエンジンの始動制御装置。

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